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第6章　频率响应综合法1

6.1 引言1

6.2 回路整形与系统的希望开环频率特性4

6.2.1　回路整形法4

6.2.2 系统的希望开环对数幅频曲线特性6

6.3 串联校正的综合13

6.3.1 串联超前校正的综合16

6.3.2　串联迟后校正的综合21

6.3.3 串联迟后-超前校正的综合25

6.3.4 应用Simulink进行控制系统的计算机辅助分析与设计28

6.4 串联校正的工程设计与PID控制器参数的工程整定方法35

6.4.1 二阶“最佳”与三阶“最佳”的工程设计法36

6.4.2　PID控制器参数的工程整定法44

6.5　反馈校正的综合53

6.5.1　反馈校正的作用54

6.5.2　反馈校正的综合方法56

6.6　复合校正的综合61

6.6.1 按扰动补偿的复合校正的综合62

6.6.2　按输入补偿的复合校正的综合64

小结68

典型例题分析71

习题83

第7章　线性系统的结构分析87

7.1 引言87

7.2　状态可控性与状态可观测性的定义89

7.2.1　状态可控性的定义89

7.2.2　状态可观测性的定义91

7.3 线性连续系统的可控性判据93

7.3.1　线性定常系统的可控性判据93

7.3.2　线性时变系统的可控性判据106

7.3.3　线性定常系统的输出可控性107

7.4 线性连续系统的可观测性判据与对偶性原理110

7.4.1 线性时变系统的可观测性判据110

7.4.2　对偶性原理111

7.4.3　线性定常系统的可观测性判据113

7.5 线性变换与规范形120

7.5.1　线性变换120

7.5.2　线性定常系统在线性变换下的特性121

7.5.3 线性单变量系统的可控规范形与可观测规范形123

7.6 应用MATLAB进行线性系统结构分析和求规范形130

7.6.1 应用MATLAB分析线性系统的可控性与可观测性130

7.6.2 应用MATLAB求线性系统状态空间表达式的规范形131

7.7　线性定常系统的结构分解133

7.7.1 状态可控性与状态可观测性的基本属性133

7.7.2　线性定常系统按可控性的结构分解137

7.7.3　线性定常系统按可观测性的结构分解143

7.7.4　线性定常系统结构的规范分解147

7.8　线性系统“经典”与“现代”控制理论之间的基本结构关系148

7.8.1 线性系统的传递函数（阵）描述与状态空间描述之间的关系149

7.8.2　线性系统的传递函数（阵）零极点与系统零极点之间的关系150

7.9 传递函数矩阵的状态空间实现168

7.9.1　实现与最小实现168

7.9.2　实现的基本形式170

小结175

典型例题分析178

习题198

第8章　线性控制系统的状态空间综合法203

8.1 引言203

8.2　状态反馈与输出反馈205

8.3 闭环系统的极点配置208

8.3.1　极点配置定理209

8.3.2　极点配置算法213

8.3.3 应用MATLAB求解极点配置问题217

8.3.4　控制系统的镇定问题221

8.4 李雅普诺夫第二方法与线性二次型最优控制225

8.4.1 李雅普诺夫第二方法的主要定理227

8.4.2　李雅普诺夫第二方法在线性定常系统综合中的应用233

8.4.3　动态系统最优控制的基本概念239

8.4.4　线性系统二次型性能指标的最优控制240

8.4.5　应用MATLAB进行求解253

8.5　状态观测器257

8.5.1　全维状态观测器257

8.5.2　降维状态观测器263

8.6 带观测器的状态反馈控制系统268

8.6.1 闭环系统结构与分离性原理268

8.6.2　带观测器的状态反馈系统的基本特性270

8.7　鲁棒控制系统274

8.7.1　鲁棒性与鲁棒控制的基本概念274

8.7.2　最优定常调节系统的鲁棒性283

小结287

典型例题分析288

习题302

第9章　线性离散控制系统307

9.1 引言307

9.2　信号的采样与保持313

9.2.1　采样过程与采样定理314

9.2.2　保持器318

9.3　Z变换与线性差分方程的求解321

9.3.1　线性常系数差分方程321

9.3.2　Z变换324

9.3.3　应用Z变换法求解线性差分方程336

9.4 线性离散系统的数学描述337

9.4.1　输入输出描述与状态空间描述338

9.4.2　脉冲传递函数343

9.4.3　脉冲传递函数（阵）描述与状态空间描述之间的相互转换356

9.5 线性离散系统的稳定性分析363

9.5.1　S平面与Z平面的映射关系364

9.5.2　线性定常离散系统的稳定性条件367

9.5.3　线性离散系统的代数稳定判据370

9.6 线性离散系统的时间响应特性分析375

9.6.1 系统暂态特性与极点分布之间的关系377

9.6.2　线性离散系统的根轨迹法381

9.6.3　线性离散系统的稳态误差385

9.6.4　应用MATLAB进行离散系统分析391

9.7 线性离散系统的频率响应法396

9.7.1 线性离散系统的频率响应特性397

9.7.2　双线性变换与伯德图法400

9.8 离散控制系统的综合405

9.8.1 等效模拟控制器综合法与数字PID控制器406

9.8.2　数字控制器直接综合法416

9.8.3　数字控制器解析综合法421

9.9 线性离散系统的结构分析429

9.9.1 线性离散系统的可控性与可达性431

9.9.2 线性离散系统的可观测性与对偶性原理435

9.9.3　线性连续系统离散化后保持可达和可观测的条件437

9.9.4　线性定常离散系统的结构分解439

9.9.5　离散系统“经典”与“现代”控制理论之间的基本结构关系447

小结452

典型例题分析455

习题474

第10章　非线性控制系统480

10.1 引言480

10.1.1　非线性控制系统的基本特点482

10.1.2　典型的非线性特性485

10.2　描述函数法489

10.2.1　描述函数法的基本概念489

10.2.2　描述函数的计算492

10.2.3　非线性控制系统的描述函数分析497

10.2.4 应用MATLAB进行描述函数分析504

10.3　相平面法509

10.3.1　相平面法的基本概念509

10.3.2　相平面图的绘制方法512

10.3.3 由相平面图求系统运动的时间响应519

10.3.4　奇点与极限环521

10.3.5　线性控制系统的相平面分析528

10.3.6 非线性控制系统的相平面分析532

10.4 李雅普诺夫稳定性分析法549

10.4.1　克拉索夫斯基方法550

10.4.2　变量梯度法552

10.5 非线性系统校正与利用非线性特性改善控制系统性能554

10.5.1　非线性系统校正555

10.5.2　利用非线性特性改善控制系统性能558

小结562

典型例题分析564

习题582

附录A　线性代数概述588

附录B　下册部分习题参考答案595

参考文献604